景深(DOF),是指在攝影機(jī)鏡頭或其他成像器前沿能夠取得清晰圖像的成像所測定的被攝物體前后距離范圍。而光圈、鏡頭、及拍攝物的距離是影響景深的重要因素。
在聚焦完成后,焦點(diǎn)前后的范圍內(nèi)所呈現(xiàn)的清晰圖像的距離,這一前一后的范圍,便叫做景深。在鏡頭前方(調(diào)焦點(diǎn)的前、后)有一段一定長度的空間,當(dāng)被攝物體位于這段空間內(nèi)時(shí),其在底片上的成像恰位于焦點(diǎn)前后這兩個(gè)彌散圓之間。被攝體所在的這段空間的長度,就叫景深。換言之,在這段空間內(nèi)的被攝體,其呈現(xiàn)在底片面的影像模糊度。都在容許彌散圓的限定范圍內(nèi),這段空間的長度就是景深。
詳細(xì)解釋
當(dāng)相機(jī)的鏡頭對著某一物體聚焦清晰時(shí),在鏡頭中心所對的位置垂直鏡頭軸線的同一平面的點(diǎn)都可以在膠片或者接收器上形成相當(dāng)清晰的圖像,在這個(gè)平面沿著鏡頭軸線的前面和后面一定范圍的點(diǎn)也可以結(jié)成眼睛可以接受的較清晰的像點(diǎn),把這個(gè)平面的前面和后面的所有景物的距離叫做相機(jī)的景深。光軸平行的光線射入凸透鏡時(shí),理想的鏡頭應(yīng)該是所有的光線聚集在一點(diǎn)后,再以錐狀擴(kuò)散開來,這個(gè)聚集所有光線的一點(diǎn),就叫作焦點(diǎn)。
在焦點(diǎn)前后,光線開始聚集和擴(kuò)散,點(diǎn)的影像變成模糊的,形成一個(gè)擴(kuò)大的圓,這個(gè)圓就叫作彌散圓。
在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中,觀賞拍攝的影像是以某種方式(比如投影、放大成照片等等)來觀察的,人的肉眼所感受到的影像與放大倍率、投影距離及觀看距離有很大的關(guān)系,如果彌散圓的直徑小于人眼的鑒別能力,在一定范圍內(nèi)實(shí)際影象產(chǎn)生的模糊是不能辨認(rèn)的。這個(gè)不能辨認(rèn)的彌散圓就稱為容許彌散圓(permissible circle of confusion)。在焦點(diǎn)的前、后各有一個(gè)容許彌散圓。
以持照相機(jī)拍攝者為基準(zhǔn),從焦點(diǎn)到近處容許彌散圓的的距離叫前焦深,從焦點(diǎn)到遠(yuǎn)方容許彌散圓的距離叫后焦深。
三要素
光圈、鏡頭焦距、及拍攝物的距離是影響景深的重要因素。
1、光圈越大(光圈值/F值越小)則背景虛化,景深越淺(更適合拍人像),光圈越小(光圈值f越大)則背景清晰,景深越深(更適合拍風(fēng)景)。2、相同光圈下:鏡頭焦距越長,景深越淺,焦距越短,景深越大。在使用長焦鏡頭拍攝,特別是使用超長焦距鏡頭拍攝時(shí),在對焦的時(shí)候應(yīng)特別小心,以免被攝主體超出景深的范圍,造成影像模糊。3、主體越近,景深越淺,主體越遠(yuǎn),景深越深。綜合來看,采用最大光圈+盡可能縮短的攝距+長焦距鏡頭能獲取最小景深的效果。
景深的計(jì)算公式:見圖
從公式可以看出,后景深 > 前景深。
(1)、鏡頭光圈:
光圈越大,景深越淺;光圈越小,景深越深;
(2)、鏡頭焦距:
鏡頭焦距越長,景深越淺;焦距越短,景深越深;
(3)、主體與背景距離:
距離越遠(yuǎn),景深越淺;距離越近,景深越深;
(4)、主體與鏡頭距離:
距離越遠(yuǎn),景深越深;距離越近(不能小于最小拍攝距離),景深越淺。
在進(jìn)行拍攝時(shí),調(diào)節(jié)相機(jī)鏡頭,使距離相機(jī)一定距離的景物清晰成像的過程,叫做對焦,那個(gè)景物所在的點(diǎn),稱為對焦點(diǎn),因?yàn)椤扒逦辈⒉皇且环N絕對的概念,所以,對焦點(diǎn)前(靠近相機(jī))、后一定距離內(nèi)的景物的成像都可以是清晰的,這個(gè)前后范圍的總和,就叫做景深,意思是只要在這個(gè)范圍之內(nèi)的景物,都能清楚地拍攝到。景深的大小,首先與鏡頭焦距有關(guān),焦距長的鏡頭,景深小,焦距短的鏡頭景深大。其次,景深與光圈有關(guān),光圈越小(數(shù)值越大,例如f16的光圈比f11的光圈小),景深就越大;光圈越大(數(shù)值越小,例如f2.8的光圈大于f5.6)景深就越小。其次,前景深小于后景深,也就是說,精確對焦之后,對焦點(diǎn)前面只有很短一點(diǎn)距離內(nèi)的景物能清晰成像,而對焦點(diǎn)后面很長一段距離內(nèi)的景物,都是清晰的。
能同時(shí)被眼看清楚的空間深度稱為眼的成像空間深度,即是景深。
計(jì)算方法
下面是景深的計(jì)算公式。其中:
δ——容許彌散圓直徑
F——鏡頭的拍攝光圈值/F值
f——鏡頭焦距
L——對焦距離
ΔL1——前景深
ΔL2——后景深
ΔL——景深
前景深ΔL1=FδL^2/(f^2+FδL)
后景深ΔL2=FδL^2/(f^2-FδL)
景深ΔL=ΔL1+ΔL2=(2f^2FδL^2)/(f^4-F^2δ^2L^2)
從公式(1)和(2)可以看出,后景深>前景深。
由景深計(jì)算公式可以看出,景深與鏡頭使用光圈、鏡頭焦距、拍攝距離以及對像質(zhì)的要求(表現(xiàn)為對容許彌散圓的大小)有關(guān)。這些主要因素對景深的影響如下(假定其他的條件都不改變):
(1)、鏡頭光圈:光圈越大,即光圈值/F值(F)越小,景深越小;光圈越小,即光圈值(F)越大,景深越大;
(2)、鏡頭焦距:鏡頭焦距越長,景深越小;焦距越短,景深越大;
(3)、拍攝距離:距離越遠(yuǎn),景深越大;距離越近,景深越小。
不同的廠家、不同的膠片面積都有不同的容許彌散圓直徑的數(shù)值定義。一般常用的是:
35mm照相鏡頭的容許彌散圓,大約是底片對角線長度的1/1000~1/1500左右。前提是畫面放大為5x7英寸的照片,觀察距離為25~750px。
5、一些計(jì)算實(shí)例網(wǎng)上有些在線計(jì)算器,有興趣的網(wǎng)友可以參考:
攝影光學(xué)計(jì)算器
Windows版本的可下載的計(jì)數(shù)器在f/Calc
(1)、200/2.8對焦在5m時(shí),f/2.8的景深:
δ=0.035mm
f=200mm
F=2.8
L=5000mm
ΔL1=60mm
ΔL2=62mm
ΔL=122mm
結(jié)論:該鏡頭在用f/2.8拍攝時(shí),清晰范圍是從4.94m~5.062m,景深很淺。
(2)、200/2.8+2X=400/5.6對焦在5m時(shí),f/5.6的景深:
δ=0.035mm
f=400mm
F=5.6
L=5000mm
ΔL1=30mm
ΔL2=31mm
ΔL=61mm
結(jié)論:該鏡頭在配合2X增距鏡后,主鏡頭用f/2.8拍攝時(shí),景深是(1)的一半。
心算法
虛化等級法是定量估算超焦距和淺景深的一種快速心算法。即,使用視場短邊標(biāo)準(zhǔn)身高倍數(shù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的對焦距離,并引入虛化等級,將超焦距與淺景深的心算結(jié)合在一起。
理論
虛化程度X =彌散圓直徑r/傳感元件短邊尺寸L×100%
虛化等級R與X的對應(yīng)值如下表:
R值的物理含義如下:
注:L為300dpi下短邊可打印尺寸。彌散圓亮度均勻,愛里斑能量集中在中心,愛里斑直徑是彌散圓直徑2倍時(shí),模糊效果近似等效。
無窮遠(yuǎn)處的虛化程度X = 0.5倍對焦距離處的虛化程度X
=彌散圓直徑/傳感元件短邊尺寸×100%
=f/(F×1700N) ×100%
其中N的定義見右圖。
f=24mm,F(xiàn)=5.6,N=1時(shí),X =X=0.25%,對應(yīng)虛化等級R =R=0。記住f24F5.6N1這個(gè)基準(zhǔn),可快速估算其余情況。例如f35F2.8N0.5對應(yīng)R =R=2.5;f35F11N0.5對應(yīng)R =R= -0.5。
背景并不是無窮遠(yuǎn)。當(dāng)R≥2.5時(shí),距對焦面5m以外的背景通常可以達(dá)到虛化。
只要保證無窮遠(yuǎn)處銳利(R≤k),背景處就一定銳利,同時(shí),只要保證前景比0.5倍對焦距離遠(yuǎn),前景就一定銳利。
實(shí)例
如右圖,N=5.6(藍(lán)點(diǎn))、f=17、F=5.6、APS-C。由于透視,藍(lán)點(diǎn)處柱子長度為紅點(diǎn)處的一半,說明藍(lán)點(diǎn)距離 相機(jī)的距離為紅點(diǎn)的2倍。對藍(lán)點(diǎn)平面對焦,無窮遠(yuǎn)處和紅點(diǎn)處的虛化等級R相同,R∞ =R0.5= -3。若設(shè)置F=4,則R∞ = R0.5= -2.5;F=8,則R∞ = R0.5= -3.5。三種光圈設(shè)置都可獲得大景深,此時(shí),應(yīng)使用鏡頭的最佳光圈(取決于鏡頭的設(shè)計(jì)和加工誤差)。
影響要素
1 鏡頭焦距
2 被拍攝體的距離
3 光圈的大小
4 某種程度上景深與感光元件大小(與容許彌散圓半徑有關(guān))也有一定關(guān)系,但由于絕大多數(shù)人并不會(huì)更換不同畫幅攝影器材頻繁拍攝,因此并不將其作為主要影響因素。
關(guān)系
1、光圈越大景深越小,光圈越小景深越大。
2、鏡頭焦距越長景深越小,反之景深越大。
3、主體越近,景深越小,主體越遠(yuǎn),景深越大。
參考資料 >